Power-to-X, o processo de conversão de eletricidade em diversas formas de energia ou produtos (co-geração de energia), apresenta oportunidades promissoras para o desenvolvimento sustentável. Converter o excedente de eletricidade renovável em produtos químicos valiosos, gerar hidrogênio verde e reduzir a dependência de combustíveis fósseis são apenas alguns exemplos das capacidades da tecnologia Power-to-X. Essas soluções inovadoras podem transformar indústrias, impulsionando a transição para uma economia circular. Neste blog, exploramos a importância do fornecimento confiável de água ultrapura em processos Power-to-X, ajudando na redução acelerada de  emissões de gases de efeito estufa e abrir caminho para um futuro mais sustentável em diversos setores.

Eletrólise para Hidrogênio Verde

O hidrogênio verde  é o que cientistas vislumbram ao considerar a eletrólise dentro dos domínios da sustentabilidade - hidrogênio e oxigênio são os produtos da divisão da água usando eletricidade de fontes renováveis. Além disso, se os riscos da produção, distribuição e armazenamento de hidrogênio puderem ser resolvidos, o hidrogênio verde parece ser o substituto perfeito para o combustível fóssil; não gerando emissões de efeito estufa quando é feito e produzindo apenas água quando queimado. Embora o custo atual da produção de hidrogênio verde permaneça mais alto do que o dos métodos convencionais de produção de hidrogênio (hidrogênio cinza de gás natural via reaplicação do metano a vapor), reduções significativas de custo são esperadas nos próximos anos. Estima-se que isso seja uma redução de até 50% até 2030, de acordo com uma análise da PwC, impulsionada por economias de escala, avanços tecnológicos e aumento da capacidade de energia renovável [1]. No entanto, o caminho do hidrogênio verde para o mainstream não é claro, exigindo:

• reduções significativas no preço e na disponibilidade de energia verde,
• quantidades significativas de água purificada (tipicamente com condutividade inferior a 0,1 µS/cm) para eletrolisadores  por membranas de troca de prótons (PEM) [2],
• e a solução dos problemas acima mencionados com distribuição e armazenamento [3].

As tecnologias Power-to-X representam um passo crucial rumo a um futuro sustentável, oferecendo soluções inovadoras para alguns dos nossos desafios ambientais mais urgentes. Esses processos demonstram a versatilidade e o potencial da conversão de eletricidade renovável em produtos e serviços valiosos. À medida que a pesquisa avança e as tecnologias amadurecem, podemos esperar que o Power-to-X desempenhe um papel cada vez mais significativo na transição energética. O desenvolvimento e a implementação contínuos dessas tecnologias para o fornecimento confiável de água serão essenciais em nossos esforços globais para combater as mudanças climáticas e construir um mundo mais sustentável

A água purificada para gerar gás hidrogênio por eletrólise é tratada através de tecnologias de osmose reversa (RO) e eletrodeionização contínua (EDI). No entanto, é crucial que o pré-tratamento da água de alimentação seja correto, assegurando a continuidade e confiabilidade do fornecimento. 

Os especialistas da Veolia tem uma vasta experiência na análise da água de alimentação e na seleção do pré-tratamento ideal, garantindo a máxima vida útil e confiabilidade do sistema necessário dependendo da fonte de água, como, por exemplo: águas subterrâneas, águas superficiais e dessalinização da água do mar. 

Além disso, para garantir a máxima recuperação de água, a reutilização da água é essencial, e a descarga zero de líquidos (ZLD) garante a redução dos custos de descarte de águas residuais. As tecnologias avançadas da Veolia usadas na produção de hidrogênio, podem garantir a qualidade e a quantidade da água, independentemente da fonte. Dependendo da localização, a escassez de água é uma preocupação crescente, e os fabricantes de eletrolisadores podem ter recursos limitados de água doce. Para garantir que o acesso à água não se torne uma barreira à eletrólise em larga escala, a capacidade de gerenciar uma variedade de fontes de água, incluindo águas residuais tratadas e lodo, é inestimável.

Outro exemplo é a linha de produtos ELGA Labwater da Veolia,  consolidada no fornecimento de água de alta pureza para aplicação em práticas científicas, com os purificadores ELGA, fornecendo de forma confiável e consistente, água de alta pureza que pode ser usada com segurança para apoiar o desenvolvimento de novas tecnologias verdes. O sistema de purificação de água ELGA PURENERGY 30 foi projetado para alimentar diretamente sistemas eletrolisadores PEM (membranas de troca de prótons) com taxas de reposição de até 30 L/hora, permitindo a produção de até 30 Nm³ / h de hidrogênio. O foco ambiental do grupo Veolia faz da ELGA a escolha sustentável para água de alta pureza em laboratório.

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Referências: 

[1] PWC A economia do hidrogénio verde: Prever a agenda de descarbonização do futuro https://www.pwc.com/gx/en/industries/energy-utilities-resources/future-energy/green-hydrogen-cost.html

[2] Produção de hidrogênio da VWT https://www.veoliawatertechnologies.com/en/core-markets/hydrogen-production

[3] Sejamos realistas sobre o hidrogênio verde, Robin Gaster, março de 2024 https://www.utilitydive.com/news/green-hydrogen-production-scale-economies-clean-energy/709262/

[4] Uma abordagem realista ao hidrogênio, Robin Gaster, janeiro de 2024 https://itif.org/publications/2024/01/16/a-realist-approach-to-hydrogen/